Metabolomic Characterisation of Host-Parasite-Interactions of the Apicomplexans Toxoplasma gondii and Plasmodium falciparum
Final Report Abstract
Unsere Ergebnisse zeigen eine unerwartete Rolle der Glukoneogenese insbesondere des Fruktose-1,6-bisphosphatase Enzyms (TgFBP2) im Stoffwechsel T. gondii’s, die auf einen neuartigen metabolischen Regulationsmechanismus hindeutete. Darüber hinaus zeigen wir, dass die Stoffwechselinteraktion von Toxoplasma gondii mit seiner Wirtszelle komplexer ist als bisher angenommen. Die Kombination aus revers-genetischen Mutationen der TgFBP2 zusammen mit isotopenaufgelöster massenspektrometrischer Charakterisierung vom parasitären Stoffwechsel weist auf eine konstitutive Aktivität von TgFBP2 hin. Neben der klassischen Funktion in glukosefreien Umgebungen Zucker zu generieren, konstituiert sie in glukosehaltigen Umgebungen hingegen zusammen mit dem gegensätzlichen Enzym einen "futile cycle", der funktionell wichtig ist und Fluxe in essentiellen Stoffwechselwegen zu regulieren scheint. Diese Entdeckung wurde auch in "sciencedailz" publiziert. Detaillierte Arbeiten mit Mutanten im Glukosetransport und Phosphoglukomutase Aktivität weisen auf neue Kohlenhydratquellen für Zuckernukleotid und Fettsäuresynthese von "T. gondii" hin. Weiterhin wurde an diesen Mutanten die Funktion von Kohlenhydratstoffwechsel untersucht. Die vorgeschlagenen Arbeiten zu alternativen Kohlenstoffquellen von Plasmodium falciparum basierend auf der GC/MS-Analyse von Zellkulturüberständen erwiesen sich aufgrund der begrenzten Kapazitäten von GC/MS als nicht zielführend. Andere Messmethoden wie ergebnisoffene LC/MS könnten hier Abhilfe schaffen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Metabolomics und reverse-genetische Ansätze zu neuen fundamentalen Erkenntnissen über Funktionsweisen des Stoffwechsels von wichtigen Pathogenen führen können, die so aus Genomanalysen nicht absehbar waren. Damit eröffnen sich neue Interventionsmöglichkeiten.
Publications
- A Toxoplasma gondii Gluconeogenic Enzyme Contributes to Robust Central Carbon Metabolism and Is Essential for Replication and Virulence. Cell Host & Microbe Volume 18, Issue 2, 12 August 2015, Pages 210-220
Martin Blume, Richard Nitzsche, Ulrich Sternberg, Motti Gerlic, Seth L. Masters, Nishith Gupta, Malcolm J. McConville
(See online at https://doi.org/10.1016/j.chom.2015.07.008) - Regulation of Starch Stores by a Ca2+-Dependent Protein Kinase Is Essential for Viable Cyst Development in Toxoplasma gondii. Cell Host & Microbe, Volume 18, Issue 6, 9 December 2015, Pages 670-681
Alessandro D. Uboldi, James M. McCoy, Martin Blume, Motti Gerlic, David P. Ferguson, Laura F. Dagley, Cherie T. Beahan, David I. Stapleton, Paul R. Gooley, Antony Bacic, Seth L. Masters, Andrew I. Webb, Malcolm J. McConville, Christopher J. Tonkin
(See online at https://doi.org/10.1016/j.chom.2015.11.004)
